DB45T+2958-2025 钢管混凝土拱桥设计规范

45SpecificationfordesignofconcI 1 13术语和定义 24符号 34.1作用和作用效应 34.2抗力和材料性能 34.3几何参数 34.4计算系数 4 5 5 5 5 5 66.1钢材 66.2混凝土 66.3钢管混凝土 66.4其他材料 87总体设计与构造 8 8 9 99.2计算模型 附录A(资料性)工程结构承载力分析的弹性模量缩减法 附录B(资料性)圆形截面钢管混凝土材料本构模型 B.1圆形截面钢管混凝土的钢管本构模型 B.2圆形截面钢管混凝土的管内混凝土 附录C(资料性)工程结构两层面承载力设计与优化方法 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件起草单位：广西大学、广西交通设计集团有限公司、广西路桥工程集团有限公1钢管混凝土拱桥设计规范本文件适用于广西行政区域内公路和市政钢管混凝土拱GB/T17101桥梁缆索用热镀锌或锌铝合金GB/T17395钢管尺寸、外形、重量及允许GB/T50010混凝土结构设计GB/T50107混凝土强度检验评定GB50923钢管混凝土拱桥技术GB/T51446钢管混凝土混合结构技术GB55011城市道路交通工程项目JT/T329公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连JT/T722公路桥梁钢结构防腐涂装JTG/TD65-06公路钢管混凝土拱桥JTG/T2231-01公路桥梁JTG/T3360-01公路桥梁JTG3362公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计JTG3363公路桥涵地基与基础DB45/T2279钢管混凝土拱桥管内混凝土施工技术2通过对高承载构件弹性模量缩减识别结构破坏模式，采用弹性迭代求解结构体系承载力的计算方3H:哑铃型截面的高度，m。h:连接钢腹板的高度，m。4sc：钢管混凝土构件截面惯性矩，m4。：构件在优化设计调整前的截面参数。：构件在优化设计调整后的截面参数。：构件在构件承载力设计下的截面参数调整系数。M：稳定极限承载力设计时的构件计算安全s：主拱非线性稳定安全系数。M：稳定极限承载力设计时的构件截面参数调整系数。f：钢材强度标准值与混凝土强度标准值之比。o：优化设计的构件截面参数调整系数。s：钢管混凝土截面含钢率。：构件面内抗弯塑性发展系数。v：截面抗剪修正系数。n：圆钢管构件的相对长细比。o：钢管混凝土构件弹塑性失稳的界限长细比。p：钢管混凝土构件弹性失稳的界限长细比。d：钢管混凝土约束效应系数的设计值。k：钢管混凝土约束效应系数的标准值。s：球冠形脱空的脱空率。55.1.1钢管混凝土拱桥应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计，并应按照JTG/TD65-06b)结构设计：构件承载力设计和主拱稳定极限承载力设计，宜进行主拱两层面承载力优化；c)结构验算：钢管混凝土构件承载力、组合受压构件承载力、节点承载力、疲劳承载力、主拱弹性稳定性、抗风和抗震承载力等承载能力极限状态验算，主内容y吊索和系杆索的设计使用年限65.3.3施工阶段管内混凝土尚未达到混凝土设计强度之前，构件的承载力、变形和稳定应按钢结构计6.1.1钢管混凝土拱桥钢材应根据结构重要性、荷载特征、应力状态、连接方式、环境条件等因素确缝质量检验标准。当主拱钢管径厚比不满足卷制要6.2.1钢管混凝土拱桥的混凝土质量应符合GB/T50010和GB/T50107的6.2.3钢管内混凝土应采用自密实补偿收缩混凝土，其体积稳定性αs=························b)约束效应系数应按式（2）和（3）计算，k取值不宜76.3.3钢管混凝土组合轴心抗压强度应按式(4)和(5)计算： (4) (5)b)哑铃型截面的几何参数见图1,其组合弹性轴压模量应按式(7)计算： (9) 86.4.3吊索和系杆索的锚具及连接件的钢材应选用碳素结构钢或合金结构钢，性能要求应符合7.1钢管混凝土拱桥总体设计、主拱拱轴线和构造等应符合GB50923和JTG/TD65-06的规定。层体系保护年限、施工和养护条件等，按照JT/T722的要求进行防腐涂装，并对拱肋环缝外表面、高8.5管内混凝土的灌注密实性质量和检测应符合DB45/T2279的规定。9.1.2主拱稳定极限承载力计算参照附录A,计算流程见图2。建立结构有限元计算模型结构线弹性分析计算单元承载比及基准承载比更新有限元计算计算当前迭代步下结构极限承载力否是否满足收敛是确定结构极限承载力缩减高承载单元弹性模量是是否高承载保持低承载单元弹性模量不变否图2主拱稳定极限承载力的计算流程根据结构初始设计的几何、材料和荷载参数建立有限元模型并开展EMRM迭代分析根据EMRM迭代首步的构件承否构件是否安全承载是的整体安全系数和承载比均匀度否整体是否安全承载是否是根据模数要求确定各构安全的构件对应的截面设调整所有不满足整体承载安全的构件对应的截面设计参数，然后根据不同截调整体系强度富余量大的构件对应的截面设计参数，然后根据不同截面类型确定构优化循环参数增加a)构件承载力按式(12)～(14)验算：G(ξa,φ)=1+(-2.845-3.280ξa)(1-φ)+(1.062+4. J(ξa)=-1.135+1.222ξa-0.728ξa²+0.195ξ φ应采用GB/T51446方法，按式(21)～(26)计算： b)当构件承载力不满足上述式（12）要求时，采用下列两种方式对构件截面参数进行调整：1)构件截面参数应按式（2729）进行调整： [pRd+(d,)([pRd+(d,)(d)(pRd)(d)+Rdd]参照附录A的式（A.2A.6）中齐次广义屈服函数最高阶次取值：式（A.2A.5S=1；式），2)构件截面调整参数选取截面积时，截面积可采用式（3033）进行调整：sc,1=1sc,0·············9.3.2轴心受压、压弯组合内力作用下哑铃型截面钢管混凝土构件（见图1）承载力a)构件承载力按式（3537）验算：+(d,)(d)0.294(√2+2)0.706+√2 Rd=[2scsc+swsd] c)重复式(35)～(44),直至所有哑铃型钢管混凝土受压构件都满足式(35)构件承载力设计9.3.3钢管混凝土构件钢管初应力折减系数应按式(45)和(46)计算：b)钢管混凝土球冠形脱空缺陷如图5,其脱空率应按式(47)计算：c)钢管混凝土球冠脱空率不应大于0.6%,脱空高度不应大于5mm。a)构件承载力按式(48)验算：b)当构件承载力不满足式(48)要求时，可采用式(44)～(47)对构件截面进行调整，其中K₁c)重复式(48)和式(49),直至所有钢管混凝土受拉构件都满足式(49)构件承载力设计要求。a)构件承载力按式(50)和式(51)验算：b)当构件承载力不满足式(50)要求时，可采用式(30)～(33)对构件截面进行调整，其中K₁c)重复式(50)～(52),直至所有钢管混凝土受拉构件都满足式(50)构件承载力设计要求。a)构件承载力按式(53)～(57)验算： 应采用GB50017方法，按式（6163）的计算：式中，1=0.650，2=0.965，3=0.300。n=····································+1(E)2(G)3+1(E)2(G)3(F)0.08370.9163+c)重复式（5362直至所有圆钢管受压弯构件都满足式（53）构件承载力设计要求。a)构件承载力按式（64）和式（65）验算14+2.2963+3.49122+0.2493+4]4c)重复式（6466直至所有圆钢管拉弯构件都满足式（64）构件承载力设计要求。c)重复式（67）和（68），直至所有吊索和系1)构件截面参数按式(70)和式(71)进行调整： (70) 2)构件截面调整参数选取截面积时，截面积采用式(72)～(75)进行调整： (73) (74) a)主拱两层面承载力优化设计满足9.3和9.4的两层面承载力设计要求，同时应满足式(76)~(80)要求： (77) ——EMRM迭代末步构件承载比最大值；——EMRM迭代末步构件承载比最小值。上述各式中，0首次优化设计时取0=1。d取值一般为0.001～0.05。按9.5.2计1=o0·······················································o=M·······························9.5.2主拱构件的构件承载比应按下列公式计算：=+(d,)(d)0.3090.691+····················b)哑铃型钢管混凝土受压构件：=+(d,)(d)0.294(√2+2)0.706+√2+2110.1.1钢管混凝土拱桥采用哑铃型主拱10.1.4钢管混凝土拱桥应验算施工和使用阶段的主拱弹性稳定性，弹性稳定临界荷载宜采用空间线弹性有限单元法计算，主拱弹性整体稳定系数应满足式（Bd≤··················A.1采用弹性模量缩减法（EMRM）计算钢管混凝土拱桥主拱稳定极限承载力时，主要步骤符合下列规拱稳定极限承载力。迭代步单元承载比应按A.2计A.2迭代步单元承载比符合下列规定：=√······················——单元在第k迭代步的单元承载比。其中，式（A.2）～（A.5），S=1；式（A.6），S=4。齐次广义屈服函数按式（A.2）～（A.6）=+(d,)(d)0.3090.691+····························(A.2)=+(d,)(d)0.294(√2+2)0.706+√2+2(A.3)=·················································e)圆钢管受压构件齐次广义屈服函数按式（A.5=+1(E)2(G)3(F)0.08370.9163+····················f)圆钢管受拉构件齐次广义屈服函数按式（A.6）计A.3迭代步主拱稳定极限承载力按式（A.7）计算：A.4弹性模量缩减法的收敛准则和主拱非线性稳定承载力及其安全系数按式（A.L=L,······························s=·······················L,−1——迭代末步前一步的主拱稳定极限承载力；d——迭代收敛容差，取值范围为0.001～0.01；L——主拱稳定极限承载力；A.5弹性模量自适应缩减策略按式（A.11A.13）计算：+1={，——单元在第k迭代步的弹性模量；+1——单元在第k+1迭代步的弹性模量；——第k迭代步下结构的最大单元承载比；……r——偏心率；其中，按B.2.2确定。轴压构件和纯弯构件时，=1。轴压构件取/1000。==k2{开始开始根据结构初始设计的几何、材料和荷载参数建立有限元模型并开展EMRM迭代分析根据EMRM迭代首步的b，计算K与KK≥[K≥[K]调整所有不满足的构件对应的截面设计参数，然后根据不同截面类型确定构件截面尺寸否K≥[K≥[K0]调整体系强度富余量调整体系强度富余量大的构件对应的截面设计参数，然后根据不同截面类型确定构件截面尺寸根据EMRM迭代末步的b，计算K、K和d否调整所有不满足K否调整所有不满足K≥[K]的构件对应的截面设计参数，然后根据不同截面类型确定构件截面尺寸K≥K≥[K]是否优化循环参数i=i+1≤否优化循环参数i=i+1≤是根据模数要求确定各构件截面尺寸b)基于满足构件承载力要求的结构设计方案，采用EMRM迭代末步的塑c)基于前2个步骤得到的满足构件和主拱非线性稳定承载安全的结构设计方案，进c——构件离散的单元数。其中，按A.2计算。=1⁄·····································——构件在构件承载力设计时的安全系数；1——构件承载力设计时的构件计算c)